CN103378406B - 天线模块及其辐射效率调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线模块及其辐射效率调整方法，天线模块应用于电子装置。天线模块包括感应器、天线本体及切换单元。天线本体具有第一接地路径与至少一条第二接地路径。感应器设置于电子装置并邻近天线本体，用以感应使用者的距离。切换单元耦接感应器及第二接地路径，切换单元依据天线模块与使用者的距离切换电性连接或不连接第二接地路径，使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。本发明在维持设计自由度以及控制生产成本的情况下，使产品能确实符合电信法令及安规。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线模块及其辐射效率调整方法。
背景技术
随着科技的发达，一机带着到处走已然成为跟得上时代脚步的象征，而在追逐潮流的同时，现代人从未忘记对外型与功能进行严格的要求，为迎合使用者的胃口，可发射电磁波的电子装置（例如手机或平板电脑）的发展朝向了薄型化与泛用化，但面对各国订立的相关法规，这样的趋势也使得电子装置的制造商面临严峻的挑战。
各国的消保法规为保障消费者的健康，均订有可发射电磁波的电子装置的电磁波能量吸收比率（Specific Absorption Rate,SAR）的检测标准与安规，未能通过者则依法不得贩卖或进口。此外，各国的电信法规亦订有可发射电磁波的电子装置可使用的频段，电信业者须依法申请执照方可获得使用权，且仅能使用被许可的频段。其中，所称的电磁波能量吸收比率指单位时间内，单位质量所吸收的电磁波能量，其数值越高，表示对人体的潜在伤害性越大。
为了在合乎各国的消保法规所规定的电磁波能量吸收比率标准与电信法规所规定的可使用频段的同时，兼顾使用者对电子装置薄型化的需求便越来越困难。例如显示画面可旋转的电子装置，因为旋转的特性，消除了使用者与电子装置间受局限的相对位置关系，让使用者能够由任意侧进行操作。但方便的同时，无形中也产生了没有固定侧可供设置天线的问题，也就是电子装置的每一侧均可能接近人体，从而增加了降低电磁波能量吸收比率的难度。又例如各国允许电子装置使用的频段不尽相同，使得厂商在制造电子装置时，须根据不同的使用频段进行不同的规格设计，而减少了泛用性，对使用者来说，到了一个使用不同频段的国家，就必须更换相应规格的电子装置，无疑是一件既不方便又不经济的事情。
因此，如何提供一种天线模块及其辐射效率调整方法，当天线模块应用于电子装置时，其可解决因电子装置的可操作旋转，衍生出的不受限的相对位置关系，导致降低电磁波能量吸收比率难度增加，以及面对不同的允许使用频段须有不同规格设计，导致泛用性下降的问题，以在维持设计自由度以及控制生产成本的情况下，使产品能确实符合电信法令及安规，已成为重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种天线模块及其辐射效率调整方法，当天线模块应用于电子装置时，其可解决因电子装置的可操作旋转，衍生出的不受限的相对位置关系，导致降低电磁波能量吸收比率难度增加，以及面对不同的允许使用频段须有不同规格设计，导致泛用性下降的问题，以在维持设计自由度以及控制生产成本的情况下，使产品能确实符合电信法令及安规。
为达上述目的，依据本发明的一种天线模块包括感应器、天线本体及切换单元。天线本体具有第一接地路径及至少一条第二接地路径。感应器设置于电子装置并邻近天线本体，用以感应使用者的距离。切换单元耦接感应器及第二接地路径，切换单元依据天线模块与使用者的距离切换电性连接或不连接第二接地路径，使天线本体以第一接地路径及至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。
在一实施例中，于天线模块的工作频带，天线本体以第一接地路径接地时的辐射效率大于以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地时的辐射效率。
在一实施例中，第二接地路径的长度小于第一接地路径。
在一实施例中，第二接地路径的长度大于第一接地路径。
在一实施例中，天线模块包括接地层，第二接地路径包括导电部，切换单元电性连接或不连接导电部及接地层。
在一实施例中，当感应器感应天线模块与使用者小于一特定距离，切换单元使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地。
在一实施例中，天线模块还包括控制单元，控制单元与感应器及切换单元耦接，当感应器感应天线模块与使用者小于特定距离，感应器输出感应信号至控制单元，当感应信号持续特定时间，控制单元控制切换单元使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地。
为达上述目的，依据本发明的一种天线模块的辐射效率调整方法，天线模块包括天线本体，天线本体具有第一接地路径与至少一条第二接地路径，方法包括以下步骤：感应天线模块与使用者的距离；以及依据天线模块与使用者的距离切换电性连接或不连接至少一条第二接地路径，使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。
在一实施例中，于天线模块的工作频带，天线本体以第一接地路径接地时的辐射效率大于以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地时的辐射效率。
在一实施例中，第二接地路径的长度小于第一接地路径。
在一实施例中，第二接地路径的长度大于第一接地路径。
在一实施例中，天线模块包括接地层，第二接地路径包括导电部，依据上述天线模块与上述使用者的距离切换电性连接或不连接上述导电部及上述接地层。
在一实施例中，方法可包括：当感应天线模块与使用者小于特定距离，切换单元使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地。
在一实施例中，方法可包括：当感应天线模块与使用者小于特定距离，输出感应信号；以及当感应信号持续特定时间，切换天线本体使其以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地。
为达上述目的，依据本发明的一种天线模块包括感应器、天线本体及切换单元。天线本体具有第一接地路径及至少一条第二接地路径。感应器设置于电子装置，用以感测用户身份模块（Subscriber Identity Module,SIM）卡的信息。切换单元耦接感应器及第二接地路径，切换单元并依据用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接第二接地路径，使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。
在一实施例中，天线本体以第一接地路径接地时使用的辐射频带及频率不同于以上述第一接地路径与至少一条上述第二接地路径接地时使用的辐射频带及频率。
在一实施例中，第二接地路径的长度小于第一接地路径。
在一实施例中，第二接地路径的长度大于第一接地路径。
在一实施例中，天线模块包括接地层，第二接地路径包括导电部，切换单元电性连接或不连接导电部及接地层。
为达上述目的，依据本发明的一种天线模块的辐射效率调整方法，天线模块包括天线本体，天线本体具有第一接地路径与至少一条第二接地路径，方法包括以下步骤：感测用户身份模块卡的信息；以及依据用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接第二接地路径，使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。
在一实施例中，天线本体以第一接地路径接地时使用的辐射频带及频率不同于以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地时使用的辐射频带及频率。
在一实施例中，第二接地路径的长度小于第一接地路径。
在一实施例中，第二接地路径的长度大于第一接地路径。
在一实施例中，天线模块包括接地层，第二接地路径包括导电部，依据上述用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接上述导电部及上述接地层。
本发明的有益效果在于，综上所述，本发明的天线模块及其辐射效率调整方法利用改变天线本体的接地路径来改变例如降低天线模块的辐射效率，进而达到使其电磁能量吸收比率下降及改变其使用的辐射频带及频率的目的，并且利用感应器及切换单元的配合，使天线模块在靠近人体时，可切换天线本体的接地路径，降低人体接收到的电磁能量吸收比率；而当天线模块远离人体时，则可恢复较佳的天线模块辐射效率，以避免影响天线模块的通信质量；此外，亦可利用感应器及切换单元的配合，在电子装置设置不同用户身份模块卡时，可依据不同的电信服务商或国家所使用的频段，切换天线模块使用的辐射频带及频率，从而提高其泛用性。与已知相较，当天线模块应用于电子装置时，不需让电子装置强制使用者无法旋转屏幕，亦能解决使用者因出国或更换电信服务商就得更换相应规格的电子装置的不便，因而能在可维持设计自由度以及控制生产成本的情况下，使产品能确实符合电磁能量吸收比率的安规与电信法规。
附图说明
图1为依据本发明较佳实施例的一种天线模块的系统方框图；
图2A、图2B及图3为本发明较佳实施例的天线本体接地路径的不同态样示意图；
图4为本发明较佳实施例的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图；
图5为本发明另一较佳实施例的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图；
图6为依据本发明另一较佳实施例的一种天线模块的系统方框图；以及
图7为本发明另一较佳实施例的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种天线模块及其辐射效率调整方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
图1为本发明较佳实施例的一种天线模块的系统方框图。如图1所示，天线模块1包括一感应器11、一天线本体12及至少一切换单元13。天线模块1可安装应用于各种电子装置（图未示）中，例如可用于触控手机或一触控电脑或一卫星导航，使电子装置可进行无线通信。
感应器11设置于电子装置中并邻近于天线本体12，用以感应天线模块1与一使用者距离的装置，其可例如但不限于为接近感应器（Proximity Sensor）、光电式感应器、重力感应器（G-Sensor）或上述感应器的组合。
天线本体12具有至少二接地路径122。于此，二接地路径122可包括一第一接地路径122a及至少一第二接地路径122b。
切换单元13耦接感应器11及第二接地路径122b，切换单元13可依据天线模块1与使用者的距离电性连接或不连接第二接地路径122b，使天线本体12可通过第一接地路径122a及第二接地路径122b或第一接地路径122a接地。于此，天线本体12的接地指耦接一接地层121。于此，切换单元13可为一晶体管开关或一机械式开关。
为了使天线模块1的电磁波能量吸收比率（于后简称为SAR）符合标准，本实施例利用减少天线本体12辐射效率的方式来降低SAR值，因而设计让天线本体12以第一接地路径122a接地时的辐射效率大于以第一接地路径122a及第二接地路径122b接地时的辐射效率。当感应器11感应天线模块1与使用者小于一特定距离时，切换单元13就会使天线本体12以第一接地路径122a及第二接地路径122b耦接接地层121。换言之，天线模块1接近使用者时，切换单元13即可将天线本体12的接地路径122由第一接地路径122a切换至第一接地路径122a及第二接地路径122b，使天线本体12的辐射效率下降。天线模块1远离使用者时，切换单元13再将接地路径122由第一接地路径122a及第二接地路径122b切换回第一接地路径122a，使天线本体12的辐射效率提高，恢复原本天线本体12较佳的通信质量。
详细而言，接地路径122的变化会伴随产生天线模块1频带的移动以及匹配的改变，实际应用时，由于天线本体12以当接地路径122为第一接地路径122a时，某一频带内具有最佳的辐射效率来设计，因此，接地路径122的改变不论是造成频带的移动或是匹配的改变，皆会导致天线模块1的辐射效率下降。以下将说明接地路径122的不同变化态样。
如图2A、图2B及图3所示，其为本发明较佳实施例的天线本体接地路径的不同态样示意图。请先参考图2A及图2B，天线本体（为了方便说明接地路径的态样，故于此并未完整显示）可以不同接地路径耦接接地层121，图2A中显示天线本体的接地路径包括一第一接地路径122a及一第二接地路径122b，其中第二接地路径122b的长度小于第一接地路径122a，并且切换单元13a可切换第二接地路径122b的开启或关闭状态。于此，切换单元13a以一单刀的开关为例，然，本发明并不限制切换单元13a的种类及数量，例如如图2B所示，图2B中天线本体的接地路径包括一第一接地路径122a以及二条第二接地路径122b、122c，切换单元13b则可如图中改为一双刀的晶体管开关或是使用二个单刀的开关，其可接收感应器（图未显示）传送来的控制信号Sc，以控制电性连接或不连接第二接地路径122b、122c。
另参考图3所示，天线本体可以一第一接地路径122a耦接接地层121，另可以二条第二接地路径122b1、122c1耦接接地层121及一导电部14，切换单元13b与图2B中的切换单元13b相同，其可接收感应器（图未显示）传送来的控制信号Sc，以控制电性连接或不连接第二接地路径122b1、122c1。当切换单元13b导通其中一端时，其接地路径会因而被拉长至导电部14为止，故第二接地路径122b1、122c1的长度皆有别于第一接地路径122a，以达到降低天线模块辐射效率的功效。
虽于图2A、图2B及图3中，切换单元13a仅用以开关第二接地路径122b、122c的导通，然其亦可一并控制第一接地路径122a的开关，本发明并不限。
复参考图1所示，在另外较佳实施例中，天线模块1还可通过一控制单元（图未显示）进一步地控制切换单元13，控制单元与感应器11及切换单元13耦接，当感应器11感应天线模块1与使用者小于一特定距离时，感应器11输出一感应信号至控制单元，控制单元可设定为当感应信号持续一特定时间后，控制单元才输出控制信号控制切换单元13，让天线本体12以第一接地路径122a及第二接地路径122b接地。利用此方式可避免因误判或误触时天线模块辐射效率降低的现象，并且，还可避免因误判或误触而时常切换接地路径，造成的大量且不必要的耗电。
本发明亦揭示一种天线模块的辐射效率调整方法。如图4所示，其为本发明的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图。天线模块包括一天线本体，其具有一第一接地路径与至少一条第二接地路径，此方法包括步骤S01～S02，步骤S01为感应天线模块与一使用者的距离；步骤S02为依据天线模块与使用者的距离切换电性连接或不连接第二接地路径，使天线本体以第一接地路径与至少一条第二接地路径或第一接地路径接地。因天线模块的结构及元件设置关系皆已于上述实施例及实施态样中描述，故以下遂不再赘述。
详而言之，天线本体可具有一接地层，天线本体利用第一接地路径与至少一第二接地路径或第一接地路径耦接接地层以接地，当感应天线模块与使用者小于一特定距离，切换天线本体使其以第一接地路径及第二接地路径接地。于天线模块的工作频带中，天线本体以第一接地路径接地时的辐射效率大于以第一接地路径及第二接地路径接地时的辐射效率，其中，第二接地路径的长度可小于第一接地路径，在其它实施态样里，利用切换电性连接或不连接一导电部及接地层，第二接地路径的长度也可大于第一接地路径。
另外，如图5所示，其为本发明另一较佳实施例的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图。除了具有图4所示的步骤S11～S12外，天线模块的辐射效率调整方法可还包括步骤S13～S14等二个步骤。步骤S13：当感应天线模块与使用者小于一特定距离，输出一感应信号。步骤S14：当感应信号持续一特定时间，切换天线本体使其以第一接地路径与至少一条第二接地路径接地。
图6为本发明的另一较佳实施例的一种天线模块的系统方框图，如图6所示，天线模块6包括一感应器61、一天线本体12及至少一切换单元13。本实施例中的元件除感应器61与图1的实施例不同外，其余皆与图1相同，此处便不加赘述。
感应器61可设置于邻近或不邻近天线本体12的位置，用以感应电子装置的用户身份模块（Subscriber Identity Module,SIM），即用户身份模块卡的信息。
详细而言，当感应器61感应到用户身份模块卡的信息例如但不限于电信服务商时，切换单元13便根据不同电信服务商所使用的频段改变接地路径，以调整天线模块6的辐射频带及频率。
本实施例的天线本体接地路径的不同态样可参考图2A、图2B及图3所示，而其实施方式同前所述，于此便不再赘言。
本发明又揭示另一种天线模块的辐射效率调整方法。如图7所示，其为本发明另一较佳实施例的一种天线模块的辐射效率调整方法的步骤流程图，辐射效率调整方法可与上述天线模块6搭配使用。天线模块6的天线本体12具有一第一接地路径122a与至少一第二接地路径122b，辐射效率调整方法的步骤包括步骤S71～S72，步骤S71为感测一用户身份模块卡的信息；步骤S72为依据用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接第二接地路径122b，使天线本体12以第一接地路径122a与至少一条第二接地路径122b或第一接地路径122a接地。因天线模块6的结构及元件设置关系皆已于上述实施例及实施态样中描述，故于此遂不再赘述。
详而言之，天线本体可具有一接地层，天线本体利用第一接地路径与至少一第二接地路径或第一接地路径耦接接地层以接地，当感应用户身份模块卡的信息，切换天线本体使其以第一接地路径及第二接地路径接地。天线本体以第一接地路径接地时使用的辐射频带及频率不同于以该第二接地路径接地时使用的辐射频带及频率，其中，第二接地路径的长度可小于第一接地路径，在其它实施态样里，利用切换电性连接或不连接一导电部及接地层，第二接地路径的长度也可大于第一接地路径。
综上所述，本发明的天线模块及其辐射效率调整方法利用改变天线本体的接地路径来改变例如降低天线模块的辐射效率，进而达到使其电磁能量吸收比率下降及改变其使用的辐射频带及频率的目的，并且利用感应器及切换单元的配合，使天线模块在靠近人体时，可切换天线本体的接地路径，降低人体接收到的电磁能量吸收比率；而当天线模块远离人体时，则可恢复较佳的天线模块辐射效率，以避免影响天线模块的通信质量；此外，亦可利用感应器及切换单元的配合，在电子装置设置不同用户身份模块卡时，可依据不同的电信服务商或国家所使用的频段，切换天线模块使用的辐射频带及频率，从而提高其泛用性。与已知相较，当天线模块应用于电子装置时，不需让电子装置强制使用者无法旋转屏幕，亦能解决使用者因出国或更换电信服务商就得更换相应规格的电子装置的不便，因而能在可维持设计自由度以及控制生产成本的情况下，使产品能确实符合电磁能量吸收比率的安规及电信法规。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等同修改或变更，均应包含于权利要求书中。
Claims (17)
1.一种天线模块，应用于电子装置，其特征是，上述天线模块包括：
天线本体，具有第一接地路径与至少一条第二接地路径，于上述天线模块的工作频带，上述天线本体以上述第一接地路径接地时的辐射效率大于以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径接地时的辐射效率；
感应器，设置于上述电子装置并邻近上述天线本体，用以感应上述天线模块与使用者的距离；以及
切换单元，耦接上述感应器及上述第二接地路径，上述切换单元依据上述天线模块与上述使用者的距离切换上述天线本体电性连接或不连接上述第二接地路径，使上述天线本体以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径或上述第一接地路径接地，其中当上述感应器感应上述天线模块与上述使用者的距离小于特定距离，上述切换单元使上述天线本体以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径接地。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征是，上述第二接地路径的长度小于上述第一接地路径。
3.根据权利要求1所述的天线模块，其特征是，上述第二接地路径的长度大于上述第一接地路径。
4.根据权利要求1所述的天线模块，其特征是，上述天线模块包括接地层，上述第二接地路径包括导电部，上述切换单元电性连接或不连接上述导电部及上述接地层。
5.根据权利要求1所述的天线模块，其特征是，还包括控制单元，上述控制单元与上述感应器及上述切换单元耦接，当上述感应器感应上述天线模块与上述使用者的距离小于特定距离，上述感应器输出感应信号至上述控制单元，当上述感应信号持续特定时间，上述控制单元控制上述切换单元使上述天线本体以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径接地。
6.一种天线模块的辐射效率调整方法，天线模块包括天线本体，上述天线本体具有第一接地路径与至少一条第二接地路径，其特征是，上述方法包括以下步骤：
感应上述天线模块与使用者的距离；以及
依据上述天线模块与上述使用者的距离切换电性连接或不连接上述第二接地路径，使上述天线本体以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径或上述第一接地路径接地。
7.根据权利要求6所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，于上述天线模块的工作频带，上述天线本体以上述第一接地路径接地时的辐射效率大于以上述第二接地路径接地时的辐射效率。
8.根据权利要求7所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述第二接地路径的长度小于上述第一接地路径。
9.根据权利要求7所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述第二接地路径的长度大于上述第一接地路径。
10.根据权利要求7所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述天线模块包括接地层，上述第二接地路径包括导电部，依据上述天线模块与上述使用者的距离切换电性连接或不连接上述导电部及上述接地层。
11.根据权利要求7所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，还包括步骤：
当感应上述天线模块与上述使用者小于特定距离，切换上述天线本体使其以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径接地。
12.根据权利要求7所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，还包括步骤：
当感应上述天线模块与上述使用者小于特定距离，输出感应信号；以及
当上述感应信号持续特定时间，切换上述天线本体使其以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径接地。
13.一种天线模块的辐射效率调整方法，天线模块包括天线本体，上述天线本体具有第一接地路径与至少一条第二接地路径，其特征是，上述方法包括以下步骤：
感测用户身份模块卡的信息；以及
依据上述用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接上述第二接地路径，使上述天线本体以上述第一接地路径与上述至少一条第二接地路径或上述第一接地路径接地。
14.根据权利要求13所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述天线本体以上述第一接地路径接地时使用的辐射频带及频率不同于以上述第一接地路径与至少一条上述第二接地路径接地时使用的辐射频带及频率。
15.根据权利要求14所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述第二接地路径的长度小于上述第一接地路径。
16.根据权利要求14所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述第二接地路径的长度大于上述第一接地路径。
17.根据权利要求14所述的天线模块的辐射效率调整方法，其特征是，上述天线模块包括接地层，上述第二接地路径包括导电部，依据上述用户身份模块卡的信息切换电性连接或不连接上述导电部及上述接地层。
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